(57)【要約】【課題】積層コアの高さのバラツキに左右されず、かつ、反力に対し必要以上に力を加えることなく積層コアを固定、特に、回転方向の位置の固定をすることのできる支持方法を達成した回転電機のステータ構造を提供する。【解決手段】電磁鋼板を積層して構成される複数の積層コア２０３を放射状に配置してなるステータ１０１と、ステータの外側に設けたアウターロータ１０３と、ステータの内側に設けたインナーロータ１０２と、から構成される回転電機のステータ構造において、ステータの外径側および／または内径側に、積層コア間に配置された柱状部材２０４、２０５と、積層コアの回転方向位置を拘束する回転位置拘束機構と、を設け、積層コアの回転方向位置を固定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層して構成される複数の積層コアを放射状に配置してなるステータと、ステータの外側に設けたアウターロータと、ステータの内側に設けたインナーロータと、から構成される回転電機のステータ構造において、ステータの外径側および／または内径側に、積層コア間に配置された柱状部材と、積層コアの回転方向位置を拘束する回転位置拘束機構と、を設け、積層コアの回転方向位置を固定したことを特徴とする回転電機のステータ構造。
【請求項２】
回転位置拘束機構が、柱状部材にピン穴が設けてあり、このピン穴に穴より大きなピンを打ち込むことで構成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機のステータ構造。
【請求項３】
柱状部材の積層コアの端部に対応する位置に、積層コアが電磁鋼板の積層方向に広がらないように、カシメ構造を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の回転電機のステータ構造。
【請求項４】
ステータの外径側および内径側の両方に柱状部材を設け、外径側の柱状部材と内径側の柱状部材との間に支持部材を設け、さらに、各柱状部材の側面と積層コアの対向する側面とにテーパー角を設けることで、各柱状部材に設けたピン穴にピンを打ち込んで柱状部材を広げた時に、テーパー角によって発生する内向力を、支持部材で受けるよう構成したことを特徴とする請求項２または３記載の回転電機のステータ構造。
【請求項５】
支持部材が冷却路を有する冷却部材である請求項４記載の回転電機のステータ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁鋼板を積層して構成される複数の積層コアを放射状に配置してなるステータと、ステータの外側に設けたアウターロータと、ステータの内側に設けたインナーロータと、から構成される回転電機のステータ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、円筒状のステータを挟み、内外周にアウターロータ及びインナーロータが配置され、ステータに巻回された多相コイルに複合電流を流すことで、アウターロータとインナーロータを独立して回転制御可能な複軸多層構造を有する回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転電機では、１個のステータと２個のロータとが３重構造をなしており、アウターロータとインナーロータとの中間に配置されたステータ構造は、複数の積層コアをボルトで一方の固定部材に固定して片持ち構造となっている。
【特許文献１】特開２００１−１１２２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の回転電機のステータ構造では、積層コアは、厚さが０．２〜０．５ｍｍでその表面に絶縁コーティングを施した構造の電磁鋼板を積層して構成されているため、積み上げた厚さにバラツキがある問題があった。また、各ロータに発生させるトルクの反力をステータが受ける際、この反力をボルトのクランプ力で支えることになるが、クランプ力（＝ボルトの軸力）はこの反力に積層コアの両端の摩擦係数（通常約０．１）を積算した値、つまり反力の約１０倍の力が必要となり、積層コアに必要以上のクランプ力を加える必要があるという問題もあった。
【０００４】
本発明の目的は上述した問題点を解消して、積層コアの高さのバラツキに左右されず、かつ、反力に対し必要以上に力を加えることなく積層コアを固定、特に、回転方向の位置の固定をすることのできる支持方法を達成した回転電機のステータ構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の回転電機のステータ構造は、電磁鋼板を積層して構成される複数の積層コアを放射状に配置してなるステータと、ステータの外側に設けたアウターロータと、ステータの内側に設けたインナーロータと、から構成される回転電機のステータ構造において、ステータの外径側および／または内径側に、積層コア間に配置された柱状部材と、積層コアの回転方向位置を拘束する回転位置拘束機構と、を設け、積層コアの回転方向位置を固定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の回転電機のステータ構造では、ステータの外径側および／または内径側に設けた、柱状部材と回転位置拘束機構により、積層コアを固定することで、積層コアの高さのバラツキに左右されない支持方法とすることができ、かつ、回転方向の位置の固定を簡単にすることができ、各積層コアにガタなど発生することがなく、ステータを良好に機能させることができる。
【０００７】
なお、本発明の回転電機のステータ構造の好適例においては、回転位置拘束機構を、柱状部材にピン穴が設けてあり、このピン穴に穴より大きなピンを打ち込むことで構成することができる。このように構成すれば、ピン穴にピンを打ち込むという簡単な工程で、ピン穴の位置に対応する柱状部材の幅が広がり、隣り合う積層コアを強固に固定することができる。
【０００８】
また、本発明の回転電機のステータ構造の好適例においては、柱状部材の積層コアの端部に対応する位置に、積層コアが電磁鋼板の積層方向に広がらないように、カシメ構造を設けることができる。このように構成すれば、積層コアの高さのバラツキに左右されない支持方法をより簡単に実現することができる。
【０００９】
さらに、本発明の回転電機のステータ構造の好適例においては、ステータの外径側および内径側の両方に柱状部材を設け、外径側の柱状部材と内径側の柱状部材との間に支持部材を設け、さらに、各柱状部材の側面と積層コアの対向する側面とにテーパー角を設けることで、各柱状部材に設けたピン穴にピンを打ち込んで柱状部材を広げた時に、テーパー角によって発生する内向力を、支持部材で受けるよう構成することができる。このように構成すれば、テーパー角を利用することにより、外径側の柱状部材と内径側の柱状部材と支持部材とにより、分割コアをより強固に固定することができる。
【００１０】
さらにまた、本発明の回転電機のステータ構造の好適例においては、支持部材が冷却路を有する冷却部材であるよう構成することができる。このように構成すれば、支持部材を簡単に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明のステータ構造を備える回転電機の一例としての複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットの全体図である。なお、以下に説明する複軸多層モータはその基本的な構成を説明するためのものであり、本発明の特徴部分については、後に詳細に説明する。図１において、Ｅはエンジン、Ｍは複軸多層モータ、Ｇはラビニョウ型複合遊星歯車列、Ｄは駆動出力機構、１はモータカバー、２はモータケース、３はギヤハウジング、４はフロントカバーである。
【００１２】
前記エンジンＥは、ハイブリッド駆動ユニットの主動力源であり、エンジン出力軸５とラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２リングギヤR2とは、回転変動吸収ダンパー６及び多板クラッチ７を介して連結されている。
【００１３】
前記複軸多層モータＭは、外観的には１つのモータであるが２つのモータジェネレータ機能を有する副動力源である。この複軸多層モータＭは、前記モータケース２に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータＳと、前記ステータＳの内側に配置し、永久磁石を埋設したインナーロータIRと、前記ステータＳの外側に配置し、永久磁石を埋設したアウターロータORと、を同軸上に三層配置することで構成されている。前記インナーロータIRに固定の第１モータ中空軸８は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第１サンギヤS1に連結され、前記アウターロータORに固定の第２モータ軸９は、ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇの第２サンギヤS2に連結されている。
【００１４】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、二つのモータ回転数を制御することにより無段階に変速比を変える無段変速機能を有する遊星歯車機構である。このラビニョウ型複合遊星歯車列Ｇは、互いに噛み合う第１ピニオンP1と第２ピニオンP2を支持する共通キャリヤＣと、第１ピニオンP1に噛み合う第１サンギヤS1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２サンギヤS2と、第１ピニオンP1に噛み合う第１リングギヤR1と、第２ピニオンP2に噛み合う第２リングギヤR2との５つの回転要素を有して構成されている。前記第１リングギヤR1とギヤハウジング３との間には多板ブレーキ１０が介装されている。前記共通キャリヤＣには、出力ギヤ１１が連結されている。
【００１５】
前記駆動出力機構Ｄは、出力ギヤ１１と、第１カウンターギヤ１２と、第２カウンターギヤ１３と、ドライブギヤ１４と、ディファレンシャル１５と、ドライブシャフト１６，１６により構成されている。そして、出力ギヤ１１からの出力回転及び出力トルクは、第１カウンターギヤ１２→第２カウンターギヤ１３→ドライブギヤ１４→ディファレンシャル１５を経過し、ドライブシャフト１６，１６から図外の駆動輪へ伝達される。
【００１６】
すなわち、ハイブリッド駆動ユニットは、前記第２リングギヤR2とエンジン出力軸５を連結し、前記第１サンギヤS1と第１モータ中空軸８とを連結し、前記第２サンギヤS2と第２モータ軸９とを連結し、前記共通キャリヤＣに出力ギヤ１１を連結することにより構成されている。
【００１７】
図２は、ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、この発明の対象となる複軸多層モータの一例をより詳細に示す図である。この複軸多層モータに、この発明の積層コア構造を適用することができる。図２に示す構成の複軸多層モータは、一個の円環状のステータ１０１と、その半径方向内方および外方にそれぞれ互いに同軸の所定回転軸線Ｏ上にて回転自在に配置したインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３とよりなる三重構造とし、これらをハウジング１０４内に収納して構成する。
【００１８】
ここにおけるインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３はそれぞれ、電磁鋼板などをプレス成形して造った板材のロータ軸線方向への積層になる積層コア１２４，１２５を具え、これら積層コア１２４，１２５に、ロータ軸線方向に貫通する永久磁石を円周方向等間隔に配置して設けた構成となす。インナーロータ１０２とアウターロータ１０３とでは、配置する磁極数を変えることで、両者の極対数を異ならせている。一例を示すと、磁石の個数自体はインナーロータ１０２とアウターロータ１０３で同一であり、１２個ずつであるが、インナーロータ１０２は２個の磁石で１極を成しているため、極対数としては３極対となり、アウターロータ１０３は１個の磁石で１極を成しているため、極対数としては６極対となる。
【００１９】
そしてハウジング１０４内へのインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の収納に当たっては、アウターロータ１０３は、積層コア１２５の外周にトルク伝達シェル１０５を駆動結合して具え、該トルク伝達シェル１０５の両端をそれぞれベアリング１０７，１０８によりハウジング１０４に回転自在に支持し、トルク伝達シェル１０５をベアリング１０７の側でアウターロータシャフト１０９に結合する。
【００２０】
インナーロータ１０２は積層コア１２４の中心に、内部に上記アウターロータシャフト１０９を回転自在に貫通した中空のインナーロータシャフト１１０を貫通して具え、これらインナーロータ１０２の積層コア１２４およびインナーロータシャフト１１０間を駆動結合する。そしてインナーロータシャフト１１０の中間部をベアリング１１２により、固定のステータブラケット１１３内に回転自在に支持し、一端部（図１では左端部）をベアリング１１４によりトルク伝達シェル１０５の対応端壁に回転自在に支持する。
【００２１】
ステータ１０１は、電磁鋼板をプレス成形して造ったＩ字状のステータ鋼板をステータ軸線方向に積層してなる多数のステータティースを具える。個々のステータティースには、アウターロータ側ヨークおよびインナーロータ側ヨーク間におけるティースの箇所において図２に示す如く電磁コイル１１７を巻線し、これらコイル巻線済のステータティースを同一円周方向等間隔に、つまり円形に配列してステータコアとなし、このステータコアをステータ軸線方向両側のブラケット１１３，１１８間に何らかの手段で挟持すると共に全体的に樹脂１２０でモールドすることにより一体化してステータ１０１を構成する。
本発明のステータ構造の特徴は、ステータティースからなる積層コアを固定する手段にある。この特徴については、後に詳細に説明する。
【００２２】
なお、このモータの駆動に当たっては、回転センサ１４８および回転センサ１４７が検出するインナーロータ１０２およびアウターロータ１０３の回転位置、つまりこれらに上記のごとく設けられる永久磁石の位置に応じた両ロータ１０２，１０３用の位相の異なる駆動電流を複合して得られる複合電流をステータ１０１の電磁コイル１１７に供給し、これにより両ロータ１０２，１０３用の回転磁界をステータに個別に発生させることで、回転磁界に同期してロータ１０２，１０３を個別に回転駆動させることができる。
【００２３】
次に、上述した構成の複軸多層モータにおいて、複数の積層コアから構成されるステータ１０１として利用できる本発明のステータ構造について説明する。
【００２４】
図３は本発明の回転電機のステータ構造の一例を説明するための図である。図３では、図２に示す例におけるステータ１０１の横断面の一部を示している。図３に示す例において、ステータ１０１は、電磁鋼板を積層したステータティース２０１にコイル２０２を巻回して構成された複数個の積層コア２０３を、例えば図示しないステータ１０１の端部を構成する円盤状部材に固定して構成されている。そして、ステータ１０１の外径側の部分１０１ａと内径側の部分１０１ｂとの両方において、隣り合う積層コア２０３の間に外側柱状部材２０４および内側柱状部材２０５を配置している。さらに、積層コア２０３の回転方向位置を拘束するための後述する回転位置拘束機構を設けている。なお、２０６は冷却部材である。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の回転電機のステータ構造における回転位置拘束機構の一例を説明するための図である。図３における矢視Ａ（矢視Ｂと同じ）である図４（ａ）に示す例において、回転位置拘束機構は、内側柱状部材２０５（外側柱状部材２０４）にピン穴２０７を設け、このピン穴２０７にピン穴２０７の直径ｄ１より大きい直径ｄ２を有するピン２０８（図４（ｂ）に一例を示す）を打ち込むことで構成されている。ピン２０８をピン穴２０７に打ち込むと、図４（ａ）の最下段のピン穴２０７とピン２０８に示すように、ピン穴２０７の位置に対応する内側柱状部材２０５（外側柱状部材２０４）の幅が通常のＷ１からＷ２へと広がる。そのため、隣り合う積層コア２０３を、回転方向に十分拘束した状態で強固に固定することができる。
【００２６】
なお、上述した例では示さなかったが、本発明の回転電機のステータ構造においても、従来の例と同様に、積層コア２０３の半径方向位置を固定する機構を設けてある。例えば、内側柱状部材２０５と外側柱状部材２０４の両端部に突起を設け、ステータ１０１の両端部に設ける固定用の円盤状部材に設けた溝部に係合させる機構や、積層コア２０３と外側柱状部材２０４の外側からリング状部材で固定させる機構等の、従来から知られている機構を用いることができる。また、上述した例では、ステータ１０１の外径側と内径側の両方向に外側柱状部材２０４と内側柱状部材２０５を設けたが、いずれか一方の柱状部材のみを設けても、本発明の回転電機のステータ構造を達成することができる。
【００２７】
図５は本発明の回転電機のステータ構造の他の例を説明するための図である。図５に示す例において、図４に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す例では、ステータ１０１の端部を構成する円盤状部材２１１の上に設けた積層コア２０３の端部２０３ａに対応する内側柱状部材２０５（外側柱状部材２０４）に、積層コア２０３が電磁鋼板２１２の積層方向Ａに沿って広がらないように、カシメ構造を設けている。本例では、ピン穴２０７にピン２０８を打ち込むことで内側柱状部材２０５（外側柱状部材２０４）の幅を広げて隣り合う積層コア２０３を回転方向に固定するが、この際、積層コア２０３の電磁鋼板２１２が積層方向Ａに沿って移動する。これを、カシメ構造、図５に示す例では、固定用のピン穴２０７とピン２０８の機構によるカシメ構造を、積層コア２０３の端部２０３ａに対応する位置に設けて、防止している。
【００２８】
図６は本発明の回転電機のステータ構造のさらに他の例を説明するための図である。図６に示す例において、図３に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図６に示す例では、内側柱状部材２０５と外側柱状部材２０４との間に支持部材、ここでは、冷却路２１３を有する冷却部材２０６を設け、さらに、各柱状部材の側面２０５ａ、２０４ａと積層コアの対向する側面２０３ａとにテーパー角を設けている。これにより、各柱状部材に設けたピン穴２０７にピン２０８を打ち込んで柱状部材を広げた時に、テーパー角によって発生する内向力Ｆを、支持部材ここでは冷却部材２０６で受けるよう構成している。本例では、テーパー角を利用することにより、内側柱状部材２０５と外側柱状部材２０４と支持部材とにより、分割コア２０３をより強固に固定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の回転電機のステータ構造は、内外にロータを有し、ロータ間にステータを有する３層構造の回転電機において、積層コアの高さのバラツキに左右されず、かつ、反力に対し必要以上に力を加えることなく積層コアを固定、特に、回転方向の位置の固定をすることのできる支持方法を達成する用途に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】複軸多層モータが適用されたハイブリッド駆動ユニットを示す概略全体図である。
【図２】ラビニョオ型遊星歯車列と組み合わされて車両用ハイブリッド変速機を構成する、本発明のステータ構造の対象となる複軸多層モータを示す縦断側面図である。
【図３】本発明の回転電機のステータ構造の一例を説明するための図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の回転電機のステータ構造における回転位置拘束機構の一例を説明するための図である。
【図５】本発明の回転電機のステータ構造の他の例を説明するための図である。
【図６】本発明の回転電機のステータ構造のさらに他の例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０１  ステータ
１０２  インナーロータ
１０３  アウターロータ
２０１  ステータティース
２０２  コイル
２０３  積層コア
２０４  外側柱状部材
２０５  内側柱状部材
２０６  冷却部材
２０７  ピン穴
２０８  ピン
２１１  円盤状部材
２１２  電磁鋼板
２１３  冷却路
【図１】
2005168201.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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